富水砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)施工工法10.23

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1、富水砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)施工工法中鐵隧道股份有限公司章龍管、楊書江、羅松一、前言盾構(gòu)施工以其安全、快速、高效在國內(nèi)外地下工程，尤其是城市地下鐵道建設(shè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。但是，在富水砂卵石地層中還沒有采用過。在使用盾構(gòu)法進(jìn)行城市地鐵隧道修建中，不可避免的要對線路沿線地面建（構(gòu)）筑物造成一定程度的影響，要求在盾構(gòu)施工時既要保證盾構(gòu)施工隧道本身的安全，還要解決好盾構(gòu)穿越地層時對鄰近既有建（構(gòu)）筑物的影響問題。成都地鐵一號線四標(biāo)區(qū)間隧道沿成都市南北城市交通主干道人民南路下放穿行，沿線建（構(gòu)）筑物眾多，管線密集，盾構(gòu)隧道全長4878.9m，埋深9~15米,隧道洞身地層基本為全斷面

2、砂卵石層，國內(nèi)尚無在該地層中盾構(gòu)掘進(jìn)施工的工程實(shí)例。在施工中，需要防止由于盾構(gòu)隧道施工引起的地層移動和地表沉降，避免地表及周邊既有建（構(gòu)）筑物發(fā)生過量變形與破壞，是一具有相當(dāng)難度的技術(shù)難題。如何解決盾構(gòu)設(shè)備配套、碴土改良和同步注漿等，將成為盾構(gòu)隧道施工成敗的關(guān)鍵，也為以后國內(nèi)類似工程提供經(jīng)驗(yàn)和參考。因此，開發(fā)此工法非常重要和必要。結(jié)合隧道局科研課題“富水含大漂石砂卵石地層盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)研究（隧研合2006-26）”，中鐵隧道集團(tuán)成都地鐵項(xiàng)目部開展了科技創(chuàng)新，取得了“富水砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)施工技術(shù)”這一新成果。形成了富水砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)施工的施工工法。該工法由于在處

3、理成都特有富水砂卵石地層盾構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)度，施工質(zhì)量以及盾構(gòu)施工對既有建筑物、管線影響方面效果均較明顯，技術(shù)先進(jìn)，故有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。二、工法特點(diǎn)富水砂卵石地層土壓平衡盾構(gòu)施工工法具有施工質(zhì)量高、施工進(jìn)度快、施工安全對地面影響小的特點(diǎn)。（一）、施工質(zhì)量高該工法在成都特有的富水砂卵石地層中施工效果好，施工質(zhì)量高。成型隧道各方面指標(biāo)均符合國家規(guī)范要求，管片錯臺、破損、滲漏均和少發(fā)生。（二）、施工進(jìn)度快該工法在成都特有的富水砂卵石地層中還體現(xiàn)出施工進(jìn)度快的特點(diǎn)。盾構(gòu)機(jī)于2007年9月8日在現(xiàn)場組裝完成并順利始發(fā)，2008年1月29日完成火~桐區(qū)間945.1米的掘進(jìn)，區(qū)間順利貫通

4、。2月1日至2月28日盾構(gòu)機(jī)過桐梓林站，2月28日在桐梓林站始發(fā)，截至4月26日桐~倪區(qū)間已掘進(jìn)494.5米。左線最新最高月進(jìn)度2008年3月1日~3月31日掘進(jìn)234環(huán)，共357米，創(chuàng)造了在成都特有富水砂卵石中盾構(gòu)掘進(jìn)新記錄。（三）、施工安全對地面影響?、僭摴しㄊ┕げ皇艿孛娼煌?、河道、航運(yùn)、潮汐、季節(jié)、氣候等條件的影響，地面人文自然景觀也受到良好的保護(hù)，周圍環(huán)境不受施工干擾；②土壓力平衡盾構(gòu)在施工過程中對地表影響與淺埋暗挖等其他施工方法比較較小，且更易控制，地表相對安全。③按歐美和日本的施工經(jīng)驗(yàn)，地層滲透系數(shù)與盾構(gòu)選型關(guān)系示意圖，則應(yīng)選擇泥水盾構(gòu)，但通過實(shí)踐證明，針對成都地

5、鐵的水文地質(zhì)條件，該盾構(gòu)選型示意圖并不是唯一條件，還有砂卵石的含量、粒徑，地層的富水等條件。在做好針對本水文地質(zhì)在刀盤設(shè)計、刀具布置、刀盤開口率、推力主驅(qū)動能力配置的情況下，土壓力盾構(gòu)是完全能夠滿足成都特有水文地質(zhì)條件下的施工要求的。三、適用范圍富水砂卵石地層中，臨近建（構(gòu)）筑物、管線密集、地面條件限制、地層構(gòu)造復(fù)雜的土壓平衡盾構(gòu)地下工程施工。20四、工藝原理盾構(gòu)法隧道的基本原理是用一件有形的鋼質(zhì)組件沿隧道設(shè)計軸線開挖土體而向前推進(jìn)。這個鋼質(zhì)組件在初步或最終隧道襯砌建成前，主要起防護(hù)開挖出的土體、保證作業(yè)人員和機(jī)械設(shè)備安全的作用，這個鋼質(zhì)組件被簡稱為盾構(gòu)。盾構(gòu)另一個作用是能夠

6、承受來自地層的壓力，防治地下水或流沙的入侵。土壓平衡盾構(gòu)屬封閉式盾構(gòu)。盾構(gòu)推進(jìn)時，其前端刀盤旋轉(zhuǎn)掘削地層土體，切削下來的土體進(jìn)入土艙。當(dāng)土體充滿土艙時，其被動土壓與掘削面上的土、水壓基本相同，故掘削面實(shí)現(xiàn)平衡(即穩(wěn)定)。示意圖如圖4.1所示。由圖可知，這類盾構(gòu)靠螺旋輸送機(jī)將碴土(即掘削棄土)排送至碴斗，運(yùn)至地表。由裝在螺旋輸送機(jī)排土口處的滑動閘門或旋轉(zhuǎn)漏斗控制出土量，確保掘削面穩(wěn)定。圖4.1土壓力平衡盾構(gòu)工作原理圖五、工藝流程及操作要點(diǎn)（一）、施工工藝流程施工準(zhǔn)備→盾構(gòu)選型→盾構(gòu)組裝調(diào)試→盾構(gòu)始發(fā)試掘進(jìn)→盾構(gòu)正常掘進(jìn)→盾構(gòu)到達(dá)施工。（二）、施工操作要點(diǎn)1、砂卵石地層盾構(gòu)隧道土

7、壓平衡盾構(gòu)選型（1）、選型依據(jù)和選型原則盾構(gòu)機(jī)的性能及其與地質(zhì)條件的適應(yīng)性是盾構(gòu)隧道施工成敗的關(guān)鍵。本標(biāo)段盾構(gòu)選型主要依據(jù)成都地鐵1號線一期工程【火車南站站～桐梓林站～倪家橋站～省體育館站】招標(biāo)設(shè)計、巖土工程勘察報告和設(shè)計圖紙，參考國內(nèi)已有盾構(gòu)工程實(shí)例及相關(guān)的盾構(gòu)技術(shù)規(guī)范，結(jié)合我公司多年來地鐵工程實(shí)際施工中積累的盾構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn)，按照適用性、可靠性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性相統(tǒng)一的原則進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)的選型。（2）、本工程盾構(gòu)機(jī)的設(shè)計特點(diǎn)針對工程條件及工程地質(zhì)特點(diǎn)，盾構(gòu)機(jī)應(yīng)具備以下功能特點(diǎn)：①基本功能要求盾構(gòu)具有開挖系統(tǒng)、